الكهرباء اللاسلكية في شبكة الطاقة: شحن السيارات الكهربائية أثناء التنقل

• كاتب:
• اسم المؤلف

  البصيرة الكمومية
• 6 مايو 2022

ملخص البصيرة

تعد الكهرباء اللاسلكية بنقل الطاقة بشكل سلس إلى مجموعة من الأجهزة، مما قد يغير تفاعلنا اليومي مع التكنولوجيا. وفي حين أن هذا المفهوم ليس جديدا، فإن الجهود الأخيرة التي بذلتها الشركات والحكومات تجعله أقرب إلى الواقع، وإن كان ذلك في ظل تحديات مثل فقدان الطاقة أثناء النقل والحاجة إلى تعديلات كبيرة في البنية التحتية. ويتوقع المشهد الذي يتكشف تأثيرًا مضاعفًا، بما في ذلك خطوط الإنتاج المعاد تصميمها للتوافق مع الشحن اللاسلكي، وتعزيز الإنتاجية، والتحول نحو الطاقة المتجددة.

سياق الكهرباء اللاسلكية

تلوح الكهرباء اللاسلكية في الأفق، وتعد بإحداث تغييرات تحويلية في العديد من الصناعات بما في ذلك صناعة السيارات والاتصالات، على غرار التأثيرات التي شوهدت سابقًا مع إنترنت الأشياء (IoT) والذكاء الاصطناعي (AI). ويعزز هذا التطور الطلب المتزايد على حلول الطاقة المريحة والفعالة. ومن المتصور أن هذه التكنولوجيا ستسهل النقل السلس للطاقة إلى مجموعة واسعة من الأجهزة، مما قد يغير الطريقة التي نتفاعل بها مع الأدوات والأجهزة في حياتنا اليومية. 

إن مفهوم الكهرباء اللاسلكية ليس جديداً؛ يعود تاريخه إلى أعمال المخترع والمهندس نيكولا تيسلا. كان لدى تسلا رؤية حيث يمكن نقل الطاقة لاسلكيًا عبر مسافات كبيرة، باستخدام شبكات من البالونات المعلقة أو الأبراج ذات المواقع الإستراتيجية لتسهيل هذا النقل. اعتبارًا من عام 2023، تمكن المطورون الذين يعملون على شبكات 5G من إنشاء "شبكة طاقة لاسلكية". هذه الشبكة، المصممة في البداية لأغراض أخرى، لديها القدرة على إعادة شحن أو تنشيط الأجهزة الصغيرة المدمجة داخل المركبات والمصانع والمكاتب والمساكن.

وعلى الرغم من الآفاق الواعدة، فإن إحدى العقبات الرئيسية أمام هذا التطور هي فقدان الطاقة الكبير الذي يحدث أثناء عملية النقل. علاوة على ذلك، قد تحتاج البنية التحتية الحالية لتكنولوجيا الجيل الخامس إلى إجراء تعديلات جوهرية، بما في ذلك تركيب شبكة كثيفة من الأبراج ومجموعة من الهوائيات لدعم النقل اللاسلكي للكهرباء. ومن الضروري التعامل مع هذه التحديات بحكمة لفتح الإمكانات الكاملة للكهرباء اللاسلكية.

التأثير التخريبي

تخطو شركة البرمجيات الأمريكية "كهربة المركبات اللاسلكية المتقدمة" (WAVE) خطوات واسعة في تطوير مصادر الطاقة اللاسلكية التي تلبي احتياجات مخرجات الطاقة المتوسطة والعالية. وقد وضعت الشركة تصورًا لمعدات الشحن التي يمكن وضعها تحت الأرض، أو أسفل الطرق، أو في مواقف السيارات، مع القدرة على توفير ما يصل إلى 1 ميجاوات من الطاقة اللاسلكية. يمكن لهذا النوع من الإعداد أن يسهل تجارب الشحن السلسة لمستخدمي السيارات الكهربائية، مما يقلل من وقت التوقف عن العمل ويشجع المزيد من الأشخاص على الانتقال إلى السيارات الكهربائية. علاوة على ذلك، فإنه يفتح السبل أمام المخططين الحضريين لإعادة النظر في المناظر الطبيعية للمدينة، ودمج حلول الطاقة في نسيج البنية التحتية للطرق.

تتطلع شركة السيارات الكهربائية الأمريكية العملاقة تيسلا إلى الفوائد المحتملة لتكنولوجيا الشحن اللاسلكي أثناء مغامرتها في إنتاج شاحنة كهربائية. يمكن أن يؤدي استخدام تقنية WAVE إلى تغيير قواعد اللعبة، حيث يوفر حلول الطاقة اللازمة لتلبية متطلبات مثل هذه السيارة. وفي الوقت نفسه، تتعاون وزارة النقل في ولاية إنديانا مع جامعة بوردو وشركة ألمانية لصناعة الأسمنت لصياغة طرق أسمنتية مغناطيسية قادرة على تنشيط المركبات الكهربائية أثناء مرورها. 

ومع تبلور هذه التقنيات، هناك تأثير مضاعف يشجع الشركات الأخرى على استكشاف حلول الشحن اللاسلكي، مما قد يؤدي إلى تعزيز المزيد من الاستثمار في تقنيات الطاقة المتجددة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية. وقد تجد الحكومات والبلديات نفسها عند منعطف حيث تحتاج إلى تسهيل نمو هذه التكنولوجيا، ربما من خلال الحوافز أو الشراكات، لضمان مستقبل أكثر خضرة. إنه سيناريو حيث يمكن للتآزر بين مختلف أصحاب المصلحة - الهيئات الحكومية والمؤسسات التعليمية والشركات الخاصة - أن يدفع ثورة الطاقة المستدامة إلى الأمام.

آثار الكهرباء اللاسلكية 

قد تشمل الآثار الأوسع للكهرباء اللاسلكية ما يلي:

• تقوم الشركات المصنعة للمنتجات التي تستخدم الإلكترونيات التي تعمل بالطاقة بإعادة تصميم معظم خطوط إنتاجها تدريجيًا لتكون متوافقة مع تقنيات الشحن اللاسلكي، مما يعزز السوق حيث يمكن للمستهلكين الاستمتاع بتجربة مستخدم أكثر سلاسة وملاءمة.
• يمكن أن تظل التحسينات المتزايدة في الإنتاجية على مستوى السكان مثل المنتجات والآلات وأماكن العمل مشحونة باستمرار وبقدر أكبر من الحركة، مما يؤدي إلى بيئات يتم فيها تقليل وقت التوقف عن العمل بشكل كبير وتعزيز الكفاءة التشغيلية.
• تقليل الاعتماد على المركبات التي تعمل بالبنزين والديزل، ومساعدة البلدان في مكافحة ظاهرة الاحتباس الحراري وتحقيق أهدافها المتعلقة بالانبعاثات الكربونية.
• تعيد الحكومات النظر في استثمارات البنية التحتية للطاقة من أجل دمج نقل الكهرباء لاسلكيًا بشكل أفضل، مما يوفر خيارًا قابلاً للتطبيق للبلدان النامية التي لديها بنية تحتية أقل تراثًا للطاقة يمكن استبدالها.
• تحول في نماذج التخطيط الحضري لتشمل ممرات ومواقع الشحن اللاسلكي، مما يؤدي إلى مدن أكثر استيعابًا للسيارات الكهربائية وتقليل الازدحام المروري مع زيادة اعتماد السيارات الكهربائية.
• ظهور نماذج أعمال جديدة لمحطات شحن السيارات الكهربائية، حيث يمكن للشركات تقديم خدمات الاشتراك للشحن غير المحدود.
• الزيادة المحتملة في النفايات الإلكترونية مع تقادم الأجهزة القديمة وغير المتوافقة، مما يؤدي إلى مخاوف بيئية تتطلب إدارة دقيقة واستراتيجيات إعادة التدوير.
• زيادة الطلب على العمالة الماهرة في قطاع الطاقة المتجددة، مما يؤدي إلى خلق فرص العمل وفرص تطوير القوى العاملة في الصناعات ذات التقنية العالية.
• ويكافح صناع السياسات من أجل صياغة اللوائح التنظيمية لضمان استيفاء معايير السلامة والكفاءة في النظام البيئي للكهرباء اللاسلكية، مما يؤدي إلى مشهد تنظيمي يحمي مصالح المستهلكين مع تعزيز التقدم التكنولوجي.
• الارتفاع المحتمل في تكاليف الطاقة في المراحل الأولية من تنفيذ الكهرباء اللاسلكية على نطاق واسع، مما يؤدي إلى تحديات اقتصادية تتطلب دراسة متأنية لضمان القدرة على تحمل التكاليف وإمكانية الوصول إليها لجميع الفئات الاجتماعية والاقتصادية.

أسئلة للنظر فيها

• هل تعتقد أن الاعتماد الكامل على المعدات التي تعمل بالكهرباء يمكن أن يخلق تبعيات مستقبلية على الشركات المصنعة للبطاريات؟
• هل تعتقد أن أوجه القصور الحالية (تسرب الطاقة) المتعلقة بنقل الكهرباء اللاسلكية يمكن التغلب عليها بحيث يتم تبنيها في شبكات الكهرباء الإقليمية؟
• هل تعتقد أنه يمكن نشر أبراج نقل الكهرباء اللاسلكية على نطاق واسع لدعم المراكز الحضرية الكبيرة؟